นับตั้งแต่เปิดตัว Programmable Logic Controllers (PLCS) ตัวควบคุมระบบอัตโนมัติต่างๆ ก็ได้โยกย้ายไปยังแอปพลิเคชันอุตสาหกรรม ซึ่งรวมถึง Programmable Automation Controllers (PAC) และ Edge Programmable Industrial Controllers (EPIC) ในปัจจุบัน ผู้บริโภคมีทางเลือกมากขึ้นในแง่ของต้นทุน รอยเท้า ความหนาแน่นอินพุต/เอาต์พุต (I/O) ความเข้ากันได้ของ fieldbus การสื่อสาร ความสามารถในการตั้งโปรแกรม และความเร็วในการประมวลผล และการแข่งขันระหว่างผู้จำหน่ายคอนโทรลเลอร์ชั้นนำกำลังทวีความรุนแรงขึ้น
ความหลากหลายมักเป็นผลดีต่อตลาด แต่ก็อาจทำให้วิศวกรและผู้ใช้ปลายทางรู้สึกหงุดหงิดได้เช่นกัน การเลือกแพลตฟอร์มการควบคุมเป็นการลงทุนระยะยาวที่มาพร้อมกับต้นทุนที่เกี่ยวข้อง เช่น สัญญาการฝึกอบรมและการสนับสนุน ผู้กำหนดนโยบายต้องการความคุ้มค่า
แต่ก่อนจะรับรองเรื่องนี้ เรามาดูกันว่าอุตสาหกรรมเติบโตอย่างไร อะไรคือแรงผลักดันที่อยู่เบื้องหลังการพัฒนาโซลูชันการควบคุมต่างๆ? แนวโน้มเหล่านี้เล่นอย่างไรในตอนนี้? ผู้ใช้สามารถลงทุนในระบบอัตโนมัติเพื่อให้ประสบความสำเร็จในอนาคตได้อย่างไร
รูปแบบวิวัฒนาการของตัวควบคุมอุตสาหกรรม
เมื่อพิจารณาถึงความก้าวหน้าของระบบอัตโนมัติในช่วงสองสามทศวรรษที่ผ่านมา จะเห็นได้ชัดเจนว่าการทำซ้ำของเทคโนโลยีเฉพาะได้ขับเคลื่อนการพัฒนา I/O และความสามารถในการควบคุมใหม่ได้อย่างไร
ตัวอย่างเช่น ในระหว่างการพัฒนาระบบ I/O แรก อุปกรณ์ควบคุมภาคสนามและการตรวจจับยังอาศัยส่วนประกอบแม่เหล็กไฟฟ้าและนิวแมติก ซึ่งถูกจำกัดโดยคุณสมบัติทางกายภาพและอายุการใช้งานของพวกเขาลดลง ส่วนประกอบแรงดันต่ำขนาดกะทัดรัด เช่น รีเลย์โซลิดสเตต กำลังผลักดันให้ผู้ใช้ต้องการตัวเลือกเพิ่มเติมเพื่อรวม I/O เข้ากับระบบโดยตรง สิ่งนี้นำไปสู่การเกิดขึ้นของ I/O แบบแยกส่วนตัวแรก ในเวลาเดียวกับที่บริษัทอิเล็กทรอนิกส์นำการประมวลผลไฮเทคมาสู่กระแสหลัก อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีความละเอียดอ่อนในระบบเหล่านี้ต้องการ I/O ภายนอกเพื่อโต้ตอบกับโลกแห่งความเป็นจริง นี่เป็นแร็ค I/O ที่สามารถระบุตำแหน่งได้แบบอนุกรมตัวแรก ซึ่งเป็นทางเลือกแทน I/O แบบแร็คใน PLCS
ตั้งแต่อุปกรณ์ I/O แบบแยกอิสระไปจนถึง I/O แบบแยกส่วน และจากนั้นไปจนถึงบัส I/O ทั้งหมดนี้รวมเอาแนวคิดการนำกลับมาใช้ใหม่ไว้ในการควบคุมระดับอุตสาหกรรม แพลตฟอร์มควบคุมรุ่นต่อไปมีวงจรประมวลผล I/O ในตัว โมดูลขยายจาก 1 ช่องสัญญาณ I/O เป็น 32 ช่อง และตอนนี้ I/O ถูกรวมไว้ใน PLC และอุปกรณ์โมโนเมอร์อื่นๆ ในบางกรณี ด้วยการกำหนดค่าที่เหมาะสม ช่องสัญญาณ I/O แต่ละช่องสามารถรับสัญญาณประเภทต่างๆ ได้หลากหลาย
โมเดลนี้แสดงให้เห็นว่านวัตกรรมแพร่กระจายไปทั่วอุตสาหกรรมอย่างไร: นวัตกรรมแต่ละอย่างกลายเป็นแบบแยกส่วนเมื่อเวลาผ่านไป ทำงานร่วมกับเทคโนโลยีอื่นๆ แล้วฝังอยู่ในเทคโนโลยีเหล่านั้นโดยเป็นส่วนหนึ่งของวงจรนวัตกรรมใหม่
สำหรับ PLC และ PAC โหมดนี้มีตัวควบคุมขนาดเล็กกว่าและโมดูล I/O เนื่องจากฟังก์ชันการคำนวณทางคณิตศาสตร์และโปรแกรมประมวลผลถูกรวมเข้ากับบอร์ดควบคุมและอุปกรณ์อื่นๆ โดยตรง (เช่น I/O เครื่องส่งสัญญาณ และเกตเวย์เครือข่าย) พลังในการประมวลผลจึงเพิ่มขึ้น "ต่อตารางนิ้ว" เมื่อเวลาผ่านไป รูปแบบเดียวกันจะสะท้อนให้เห็นในการย้ายอินเทอร์เฟซการสื่อสารแบบฝังใหม่และมาตรฐานโปรโตคอลไปยังตัวควบคุม
การบรรจบกันของเทคโนโลยีต่างๆ
แนวโน้มของการรวมและวงจรการรวมเข้าด้วยกัน ตลาดการควบคุมอุตสาหกรรมนอกนวัตกรรมทางเทคนิค ยังค่อยๆ เข้าสู่ตัวควบคุม ประวัติของบัส I/O แสดงให้เห็นว่าแนวโน้มนี้นำไปสู่การพัฒนาความสามารถของคอนโทรลเลอร์ใหม่ได้อย่างไร
จากอนุกรมบัส I/O มีบัส I/O แบบขนานและโซลูชันอื่นๆ ที่ช่วยให้มินิและไมโครคอมพิวเตอร์สามารถโต้ตอบกับ I/O สิ่งนี้ยังเป็นแรงบันดาลใจให้เกิดแนวคิดในการพัฒนาตัวประมวลผลการสื่อสาร I/O แบบสแตนด์อโลนที่แยก I/O ออกจากคอมพิวเตอร์ ทำให้คอมพิวเตอร์ทุกเครื่องที่มีพอร์ตการสื่อสารโต้ตอบกับมันได้
เมื่อโมดูล I/O และโปรเซสเซอร์ได้รับการปรับปรุง ตัวควบคุมแบบไฮบริดรุ่นแรกๆ ยังให้ความสามารถในการประมวลผลสัญญาณแอนะล็อก ซึ่งจากนั้นจะมีให้ใช้งานได้เฉพาะในระบบควบคุมแบบกระจาย (DCS) เนื่องจากโปรแกรมแลดเดอร์ลอจิก ซึ่งเป็นภาษาการเขียนโปรแกรม PLC ไม่ได้มีจุดมุ่งหมายเพื่อจัดการกับรูปแบบข้อมูลแอนะล็อก จึงมีการสร้างภาษาโปรแกรมใหม่สำหรับคอนโทรลเลอร์แบบไฮบริด
จากนั้นทางเลือกต้นทุนต่ำสำหรับ IBM PC ก็เริ่มท่วมตลาด เนื่องจากพีซีเป็นฟังก์ชันควบคุมหลักในระบบไฮบริด ความกังวลเรื่องความน่าเชื่อถือจึงเกิดขึ้น เป็นสิ่งสำคัญที่ผู้จำหน่ายได้พัฒนาทางเลือกที่ปรับปรุงอุตสาหกรรม ซึ่งรวมส่วนประกอบ I/O เครือข่าย และการเขียนโปรแกรมของโซลูชันไฮบริดก่อนหน้านี้เข้าไว้ในระบบเดียว ซึ่งกลายเป็นระบบ PAC Pacs ใช้โปรเซสเซอร์เดียวกันกับ PCS และสามารถจัดเตรียมชุดคุณลักษณะที่เติมเต็มช่องว่างระหว่างการควบคุมแบบแยกส่วนที่ใช้ PLC ต้นทุนต่ำและการควบคุมกระบวนการที่ใช้ DCS ที่มีต้นทุนสูง
นวัตกรรมในองค์กรที่มีเทคโนโลยีสูงและตลาดคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลได้นำโอกาสมาสู่การพัฒนาการควบคุมอุตสาหกรรม แนวโน้มนี้กำลังเร่งตัวขึ้นเนื่องจากสาขาเทคโนโลยีปฏิบัติการ (OT) และเทคโนโลยีสารสนเทศ (IT) มีการบูรณาการกันมากขึ้น ยกตัวอย่างเช่น คลื่นของโซลูชั่นมือถือที่เกิดขึ้นในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา นอกจากนี้ยังสะท้อนให้เห็นในการผลักดันสำหรับข้อมูลขนาดใหญ่ การวิเคราะห์บนคลาวด์ และการสนับสนุนการเรียนรู้ของเครื่อง เทคโนโลยีที่เกิดนอกระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม
คอนโทรลเลอร์สำหรับอนาคต
ในขณะที่การบูรณาการเทคโนโลยีที่ลึกซึ้งยิ่งขึ้น การบรรจบกันที่มากขึ้นระหว่างอุตสาหกรรม และแนวโน้มไปสู่การเชื่อมต่อที่มากขึ้นระหว่างอุปกรณ์และระบบยังคงดำเนินต่อไป ผู้ควบคุมในอนาคตจะนำอะไรมาให้เราบ้าง
วิศวกรควรเลือกอย่างไรเพื่อให้แน่ใจว่าสอดคล้องกับเทคโนโลยีและช่วยให้องค์กรได้รับประโยชน์สูงสุดจากมัน คำแนะนำสามข้อต่อไปนี้จะช่วยให้ผู้ผลิตเลือกเทคโนโลยีการควบคุมที่เหมาะสมเพื่อให้บรรลุเป้าหมาย
1.เน้นดีไซน์ไม่เน้นการใช้งาน
การเข้าใจว่าเทคโนโลยีจะปรับปรุงอย่างต่อเนื่องและมีการบูรณาการและฝังแน่นยิ่งขึ้นเมื่อเวลาผ่านไป ทำให้จำเป็นต้องจัดลำดับความสำคัญของการลงทุนในระบบควบคุมที่ไม่สามารถเปลี่ยนแปลงได้ง่ายหรือรวดเร็ว วิศวกรจำเป็นต้องให้ความสำคัญกับสถาปัตยกรรมของระบบควบคุมมากกว่าคุณลักษณะที่สะดุดตาในปัจจุบัน
2. มองหานวัตกรรมภายนอก
หากวิศวกรออกแบบระบบที่พัฒนาขึ้นเมื่อเวลาผ่านไปเพื่อให้ทันกับการเปลี่ยนแปลงทางดิจิทัล และลดการบำรุงรักษาและการทำงานซ้ำ ซึ่งจะทำให้ผู้ใช้ประทับใจ ใครจะจำได้ว่าเทคโนโลยีที่กำหนดอนาคตมักมาจากนอกอุตสาหกรรม
3 เปิดใจให้กว้าง
การต่อสู้เพื่อแย่งชิงส่วนแบ่งการตลาดในเทคโนโลยีที่เป็นเอกสิทธิ์เป็นการยับยั้งนวัตกรรม ในขณะที่การสนับสนุนมาตรฐานแบบเปิดเปิดโอกาสที่ไร้ขีดจำกัดให้กับทุกคน การเชื่อมต่อเป็นหนึ่งในตัวชี้วัดเป้าหมายสำหรับอุตสาหกรรม 40 และเมื่อการเชื่อมต่อเพิ่มขึ้น วิศวกรจำเป็นต้องลงทุนในเทคโนโลยีที่สามารถสร้างโอกาสสำหรับระบบต่างๆ ในการทำงานร่วมกัน